Hij kan het niet goed verklaren, maar afbeeldingen van de hersenen hebben een enorme esthetische aantrekkingskracht op Sven Hildebrand. Hij kan uren kijken naar dwarsdoorsnedes van het brein. Laatst heeft hij zijn broer een microscopische foto van een hersengebied inclusief lijst cadeau gedaan, en die hangt nu aan de muur in diens woonkamer. "Ik kan me voorstellen dat ik dat ook ga doen. Ik heb dat soort beelden wel op mijn bureau staan, maar nee, nog niet boven de tv."
Hildebrand tijdens de Diesviering. Foto: Joey Roberts
Hildebrand (33), geboren in Zeitz nabij Leipzig, mocht vorige week de Dissertatieprijs 2023 in ontvangst nemen voor zijn promotieonderzoek naar een imaging techniek die optical tissue clearing heet. Daarmee kunnen wetenschappers weefsel en organen met behulp van chemische trucs lichtdoorschijnend maken, waarna ze in een speciale microscoop in 3D zijn te bekijken.
Completer beeld
Het klinkt als hightech, en dat is het ook, maar toch is het idee al meer dan honderd jaar oud. De Duitser Werner Spalteholz experimenteerde er rond 1900 al mee door aderen in de hand transparant te maken. "Dat gebeurde toen op een simpele maar ook agressieve manier, waarbij een hoop weefsel beschadigd raakte”, zegt Hildebrand. “In 2007 is tissue clearing aan de Universiteit van Wenen weer nieuw leven ingeblazen, voor het eerst in combinatie met de speciale light-sheet microscoop. In 2013 stond de methode op de cover van vakblad Nature, en toen explodeerde wereldwijd de aandacht hiervoor."
Meestal verbeelden wetenschappers organen of ander weefsel door er flinterdunne plakken (2D) van af te snijden, op grond daarvan maken ze een 3D-reconstructie van het geheel. Op die manier heeft een Duitse onderzoeksgroep in 2013 de hersenen volledig in beeld gebracht, maar dat heeft jaren geduurd. "Met de nieuwe techniek kan dat op papier in enkele maanden. Bovendien heb je daar geen heel instituut voor nodig, maar een handvol onderzoekers."
Tevens krijg je met deze nieuwe methode een completer beeld van het weefsel. "Als je slechts een paar plakken kunt bekijken, loop je het risico dat je iets over het hoofd ziet."
Neocortex
Hildebrand gebruikt optical tissue clearing om het brein nauwkeuriger dan voorheen in kaart te brengen. "Per hersengebied zijn cellen en bloedvaten op een andere manier geordend, en de soms scherpe grenzen kun je met deze techniek goed onderscheiden. Je kunt een betrouwbaardere kaart maken van het brein. Waarom die belangrijk is? Zodat je weet waar je bent. Dat is voor hersenwetenschappers net zo essentieel als voor wandelaars."
Veel onderzoek doet Hildebrand naar de structuur van de neocortex. "Simpel gezegd dat hersengebied, vlak onder de schedel, dat we gebruiken als we denken. Maar ook als we onszelf beheersen, als we plannen, et cetera. Over die structuur van de neocortex is nog lang niet alles bekend."
Kwestie van tellen
Ook hoopt Hildebrand dat antwoorden op fundamentele vragen nu binnen handbereik zijn. Zoals hoeveel hersencellen heeft een mens? "Je hoort steeds getallen als 80 of 100 miljard, maar waar zijn die eigenlijk op gebaseerd? In ieder geval op klassieke 2D-gegevens, die altijd uitmondden in schattingen. Met optical tissue clearing kun je alles in beeld krijgen en het exacte aantal achterhalen. Een kwestie van tellen."